《Journal of Electroanalytical Chemistry》：Cathodic adsorptive stripping voltammetric determination of nicarbazin on a silver solid amalgam electrode
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首次报道了尼卡巴嗪（NIC）在汞膜修饰银固体汞齐电极（m-AgSAE）上的伏安行为，发现其组分4,4'-二硝基卡巴烷（DNC）在pH7.0缓冲液中产生稳定的-480mV不可逆阴极峰，通过吸附累积结合差分脉冲阴极溶出伏安法（DPCSV）可将检测限降至0.001nM，适用于水和禽类饲料中NIC残留的高灵敏度监测。
Sofiia Ivakh|Liliya Dubenska|Vlastimil Vysko?il|Ji?í Barek
查尔斯大学，理学院，分析化学系，联合国教科文组织环境电化学实验室，Hlavova 8，128 00 布拉格 2，捷克共和国
摘要
首次报道了抗球虫药尼卡巴嗪（NIC——由4,4′-二硝基卡巴尼德（DNC）和2-羟基-4,6-二甲基嘧啶（HDP）组成的等摩尔混合物）在汞镜面修饰的银固体汞齐电极（m-AgSAE）上的伏安行为。在Britton-Robinson缓冲液（pH 7.0）中，DNC在-480 mV处表现出一个明确的不可逆阴极峰，为NIC的定量提供了合适的分析信号。通过吸附积累DNC组分并采用差分脉冲阴极剥离伏安法（DPCSV），可以显著提高NIC测定的灵敏度。通过在不同开放电路电位下（0、30、60和90秒）进行多次积累实验，测得NIC的检测限（LODs）分别为2.1、0.8、0.01和0.001 nM。
这种创新的伏安方法能够用于简单基质（例如自来水）和更复杂基质（例如家禽饲料）中的NIC测定。家禽饲料中的定量限（LOQ）为13.3 mg/kg，而欧盟法规允许的治疗饲料中NIC的最大含量为50 mg/kg。在新开发的、环境可持续的电极上获得的稳健分析参数证实了该方法的应用性，适用于从检测受污染的非目标饲料和废水中的NIC残留物到监测药用饲料中的NIC含量。该方法的高灵敏度和短分析时间使其成为确保符合监管标准和保护公共卫生的宝贵工具。
引言
过去几十年来，畜牧业的快速发展导致了对兽医药物的依赖日益增加，这些药物在保障动物健康和支持高需求农业系统中起着关键作用。虽然这些药物对于治疗动物疾病和促进生长至关重要，但它们的频繁使用有时会导致严重的全球性问题[1]。此外，即使严格按照既定方案使用兽医药物，仍可能带来风险，包括在动物组织中的生物累积（从而导致其在食品中的存在[2]）、通过废水排放到环境中[3]，以及促进化学抗性的产生[4]。
抗球虫药（COCs）的广泛使用是这一趋势的重要原因之一，这类抗寄生虫药物用于预防牲畜的球虫病。国际动物健康联合会估计，欧盟每年为育肥鸡、火鸡和兔子生产的4070万吨饲料中，约有1830万吨（45%）含有添加的COCs[5]。其中，尼卡巴嗪（NIC）因其卓越的抗球虫活性而脱颖而出[1]，并且没有出现抗药性现象[6]。NIC是由4,4′-二硝基卡巴尼德（DNC）和2-羟基-4,6-二甲基嘧啶（HDP）组成的等摩尔混合物。70年前，NIC被设计为一种合成抗原生动物剂，对Eimeria具有优异的广谱效力[7]，至今仍是使用最广泛的抗球虫产品之一，超过60%的肉鸡养殖中都在使用[8]。根据欧盟法规（EC）第1831/2003号[9]，NIC属于欧盟批准的11种饲料添加剂之一。由于预防性控制球虫病已被证明最为有效[10]，家禽几乎在其整个生命周期内都需喂食含有NIC的饲料。因此，人们越来越担心长期摄入动物源性食品中的低水平NIC可能对人类造成的慢性毒性[11]，同时也不容忽视土壤、废水和地下水污染对水源造成的环境污染[12]。因此，从生态学、公共卫生、动物福利和食品安全的角度来看，严格控制和监测家禽饲料、环境样品和动物源性食品中的NIC残留物至关重要。
迄今为止文献中报道的各种分析技术中，色谱法是最主要的方法，包括质谱法[13][14][15][16]、荧光法[17]和紫外分光光度法[18][19][20][21][22][23]。此外，还使用了酶联免疫吸附测定[24][25][26]、表面等离子体共振生物传感器[27]和侧向流动装置[28]。然而，尽管NIC组分中含有电活性官能团，但关于NIC的电分析研究仍然很少，无论是通过阴极还原还是阳极氧化途径。仅有三篇发表于1974年[29]、1980年[30]和1987年[31]的论文分别研究了使用滴汞电极的极谱法和HPLC结合电化学检测（ED）对NIC的电化学还原。在差分脉冲极谱法（DPP）中，NIC在由四烷基铵高氯酸盐和二甲基亚砜（DMSO）组成的支持电解质中在约-1.0 V处产生一个不可逆的阴极峰，该峰值仅受烷基类型和各组分浓度的影响。关于HPLC-ED[31]，在-0.78 V处记录的色谱图显示工作玻璃碳电极（GCE）上有一个分析物峰。最近的文献报道了在多壁碳纳米管修饰的GCE（循环伏安法中Eapp = -0.54 V）[32]和普鲁士蓝立方体修饰的印刷碳电极（安培法中Eapp = -0.79 V）[33]上对NIC的还原。然而，传统的极谱技术与绿色分析化学的最新要求不太兼容，而使用有机背景电解质则引发了关于环境友好性的问题，这凸显了需要更可持续的分析方法。
在现有的电极材料中，银固体汞齐电极（AgSAE）长期以来被认为是一种有前途的工具，适用于电化学可还原有机化合物的测定[34][35][36][37][38][39][40]，因为它具有宽的电位窗口、较低的充电电流、最小的噪声以及较高的氢气释放电位。此外，汞镜面修饰的AgSAE（m-AgSAE）提供了简单快速的表面再生（无论是电化学方式还是手动方式），可以在需要时更新传感器的电活性表面。由于其易于构建、操作简便且可微型化[41]，结合剥离伏安法，它能够实现从实验室到现场分析的各种应用中纳米摩尔和亚纳米摩尔浓度的灵敏测定[42][43]。
本文研究了NIC在m-AgSAE上的伏安行为，旨在开发一种新型、简单、用户友好且高灵敏度的NIC测定方法，适用于简单基质（如自来水）和更复杂基质（如家禽饲料）。该系统的便携性结合简单的样品制备，便于大规模现场监测和筛查的应用。总之，本文不仅填补了关于在现代和环境可持续电极上NIC还原的文献空白，还通过开发纳米级方法实现了自来水和家禽饲料中NIC的准确监测，从而提升了生态可持续性、食品安全和动物福利。
章节摘录
化学品
尼卡巴嗪（NIC，CAS编号330–95-0）、4,4′-二硝基卡巴尼德（DNC，CAS编号587–90-6）和2-羟基-4,6-二甲基嘧啶（HDP，CAS编号108–79-2）购自Sigma Aldrich，按原样使用。储备溶液（SS）（1.0 mM）是通过将适量的物质（4.26 mg NIC或3.02 mg DNC或1.24 mg HDP）溶解在10.0 mL 100% DMSO中（使用超声波浴5分钟）制备的，并在4°C的冰箱中避光保存一周。
尼卡巴嗪储备溶液溶剂的选择
选择合适的溶剂对于获得可靠的分析结果至关重要，因为它直接影响分析物的溶解度以及储备溶液和分析溶液的稳定性。为了溶解NIC，测试了多种溶剂，包括2.0 M HCl的水溶液、pH值为2.0和12.0的Britton-Robinson缓冲液（BRb），以及去离子水和乙醇。但这些溶剂都无法使NIC完全溶解。
结论
本研究表明，在搅拌溶液中，差分脉冲阴极剥离伏安法（DPCSV）在汞镜面修饰的银固体汞齐电极（m-AgSAE）上用于测定抗球虫药尼卡巴嗪（NIC）时具有高灵敏度和低检测限（LOD），该方法利用了吸附积累机制。在优化条件下（Britton-Robinson缓冲液，pH 7.0），NIC的响应表现为一个由DNC组分引起的不可逆阴极峰。
检测限（LOD）可以从纳米摩尔级别调整到亚纳米摩尔级别。
CRediT作者贡献声明
Sofiia Ivakh：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、方法学、研究、数据分析。Liliya Dubenska：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、监督、项目管理、方法学、概念化。Vlastimil Vysko?il：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、方法学。Ji?í Barek：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、资源获取、项目管理、方法学。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了查尔斯大学资助机构（GAUK项目编号176424）、查尔斯大学研究（SVV项目编号260690）、维谢格拉德基金（奖学金编号52211442）以及捷克共和国资助机构（项目编号25-16569S）的支持。作者衷心感谢来自国家兽医药物残留控制实验室（国家兽医科学研究控制研究所）的Dr. D. Yanovych、Dr. S. Plotytsia、Dr. M. Rydchuk和Dr. Z. Zasadna的帮助。
